实验三 一、实验目的 1. 2. 3. 4. 5. 机构动平衡与运动参数测 定 掌握曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构实现动平衡的原理和常用方法； 了解机构运动参数测试系统的基本硬件组成； 了解常用机械量（线位移、角位移、转速、机座振动加速度）的测试方法； 通过工程测试，定量了解铰链四杆机构和对心曲柄滑块机构的运动特性； 了解传感器的工作原理、用于信号采集和分析的专业软件。 二、实验设备 1. 曲柄滑块机构实验台、曲柄摇杆机构实验台； 2. 计算机，CRAS V5.1 随机信号振动分析软件； 3. 工具、平衡配重块。 三、实验内容 1. 2. 3. 4. 根据给定的机构参数计算所要添加平衡块的质量和相位； 安装平衡块，测试机构平衡后的机架水平方向振动加速度； 不装平衡块或随意添加平衡块，测试机构不平衡时的机架水平方向振动加速度； 测试曲柄转速、摇杆角位移或滑块线位移。 实验三 四、实验原理 机构动平衡与运动参数测 定 1. 机构的平衡 对于机构中作往复运动和平面复合运动的构件，在运动中产生的惯性力和惯性力矩不能在构件本身加 以平衡，而必须对整个机构进行平衡，设法使各运动构件惯性力的合力以及合力偶达到完全的或部分的平 衡。平衡的方法：利用对称机构平衡、利用平衡质量平衡、利用非完全对称机构平衡、利用弹簧平衡等。 机构平衡的条件是：通过机构质心的总惯性力 FI 和总惯性力偶矩 MI 分别为零，即： FI 0; MI 0 （1）利用平衡质量对曲柄滑块机构进行不完全平衡 m′= mBLAB/r ——平衡mB 产生的离心惯性力FIB.
Download ReportTranscript 实验三 一、实验目的 1. 2. 3. 4. 5. 机构动平衡与运动参数测 定 掌握曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构实现动平衡的原理和常用方法； 了解机构运动参数测试系统的基本硬件组成； 了解常用机械量（线位移、角位移、转速、机座振动加速度）的测试方法； 通过工程测试，定量了解铰链四杆机构和对心曲柄滑块机构的运动特性； 了解传感器的工作原理、用于信号采集和分析的专业软件。 二、实验设备 1. 曲柄滑块机构实验台、曲柄摇杆机构实验台； 2. 计算机，CRAS V5.1 随机信号振动分析软件； 3. 工具、平衡配重块。 三、实验内容 1. 2. 3. 4. 根据给定的机构参数计算所要添加平衡块的质量和相位； 安装平衡块，测试机构平衡后的机架水平方向振动加速度； 不装平衡块或随意添加平衡块，测试机构不平衡时的机架水平方向振动加速度； 测试曲柄转速、摇杆角位移或滑块线位移。 实验三 四、实验原理 机构动平衡与运动参数测 定 1. 机构的平衡 对于机构中作往复运动和平面复合运动的构件，在运动中产生的惯性力和惯性力矩不能在构件本身加 以平衡，而必须对整个机构进行平衡，设法使各运动构件惯性力的合力以及合力偶达到完全的或部分的平 衡。平衡的方法：利用对称机构平衡、利用平衡质量平衡、利用非完全对称机构平衡、利用弹簧平衡等。 机构平衡的条件是：通过机构质心的总惯性力 FI 和总惯性力偶矩 MI 分别为零，即： FI 0; MI 0 （1）利用平衡质量对曲柄滑块机构进行不完全平衡 m′= mBLAB/r ——平衡mB 产生的离心惯性力FIB.
实验三 一、实验目的 1. 2. 3. 4. 5. 机构动平衡与运动参数测 定 掌握曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构实现动平衡的原理和常用方法； 了解机构运动参数测试系统的基本硬件组成； 了解常用机械量（线位移、角位移、转速、机座振动加速度）的测试方法； 通过工程测试，定量了解铰链四杆机构和对心曲柄滑块机构的运动特性； 了解传感器的工作原理、用于信号采集和分析的专业软件。 二、实验设备 1. 曲柄滑块机构实验台、曲柄摇杆机构实验台； 2. 计算机，CRAS V5.1 随机信号振动分析软件； 3. 工具、平衡配重块。 三、实验内容 1. 2. 3. 4. 根据给定的机构参数计算所要添加平衡块的质量和相位； 安装平衡块，测试机构平衡后的机架水平方向振动加速度； 不装平衡块或随意添加平衡块，测试机构不平衡时的机架水平方向振动加速度； 测试曲柄转速、摇杆角位移或滑块线位移。 实验三 四、实验原理 机构动平衡与运动参数测 定 1. 机构的平衡 对于机构中作往复运动和平面复合运动的构件，在运动中产生的惯性力和惯性力矩不能在构件本身加 以平衡，而必须对整个机构进行平衡，设法使各运动构件惯性力的合力以及合力偶达到完全的或部分的平 衡。平衡的方法：利用对称机构平衡、利用平衡质量平衡、利用非完全对称机构平衡、利用弹簧平衡等。 机构平衡的条件是：通过机构质心的总惯性力 FI 和总惯性力偶矩 MI 分别为零，即： FI 0; MI 0 （1）利用平衡质量对曲柄滑块机构进行不完全平衡 m′= mBLAB/r ——平衡mB 产生的离心惯性力FIB ； m〞=k·mCLAB/r——部分平衡mC 产生的往复惯性力FIC ！ 实验三 四、实验原理 机构动平衡与运动参数测 定 1. 机构的平衡 （2）利用平衡质量对曲柄摇杆机构进行完全平衡 m′= m〞= (m2BLAB+m1LAS1)/r′ 使构件1的质心 S1 移到固定轴 A 处； m2LBS2/LBC 使构件1的质心 S1 移到固定轴 D 处； 此时，机构的总质心 S 应位于 AD 线上一固定点，即： as=0 机构的惯性力得到完全平衡。 实验三 机构动平衡与运动参数测 定 四、实验原理 2. 机构运动参数的测定 （1）测量装置 任何物理量的测量装置，往往由许多功能不同的器件所组成，典型的测量装置如下图所示。 输入信号 传感器 中间变换器 观察者 纪录显示 测量装置 （2）测试系统 本实验系统的测试原理如下图所示。 原动件：曲柄 被 测 机 构 旋转编码器 线形集成一体化电源 电源 机架：轴承座 执 行 构 件 滑块 压电加速度计 信号 电荷放大器 信号 线形集成一体化电源 直线位移传感器 电源 信号 摇杆 角位移传感器 角位移变送器 信号 AD 卡 第 一 通 道 PC 机 测试软件 CRAS V5.1 实验三 四、实验原理 机构动平衡与运动参数测 定 2. 机构运动参数的测定 （2）测试系统 ① 旋转编码器 随曲柄转一周 ② 线形集成一体化电源 100个脉冲T=100t n 测出单个脉冲的时间t 1 1 T 100t 为传感器提供稳定的电源输入信号——波形平稳的直线形信号 ③ 直线位移传感器（电容式、电阻式） 随滑块往复运动 ④ 角位移传感器 ⑤ 压电加速度计 l 变化 R l S 输出与摇杆角位移成正比的直流信号 机架振动的压力 电荷信号 滑块直线位移 R 变化 角位移变送器 电荷放大器 电压信号 AD44数据采集卡—PC机 电压变化 加速度 由于平面四杆机构的力学本质属于一个二自由度的振动系统，其不平衡现象在水平方 向表现得尤为突出，因此我们主要通过测量机架在水平方向的振动加速度来衡量机构平衡 的效果。 实验三 四、实验原理 2. 机构运动参数的测定 （3）硬件连接 机构动平衡与运动参数测 定 实验三 四、实验原理 2. 机构运动参数的测定 （3）硬件连接 机构动平衡与运动参数测 定 实验三 四、实验原理 机构动平衡与运动参数测 定 2. 机构运动参数的测定 （3）硬件连接 计算机主机 测试摇杆角位移信号硬件连接 实验三 四、实验原理 2. 机构运动参数的测定 （3）硬件连接 机构动平衡与运动参数测 定 显示器 计算机主机 测试机架机座震动加速度信号硬件连接示意图 实验三 五、操作步骤 机构动平衡与运动参数测 定 1. 根据提供的机构参数计算平衡配重 2. 测量机架水平方向的振动加速度 ① 机构正确平衡时 ② 机构未经平衡时 ③ 机构随意平衡时 3. 测量曲柄转速 4. 测量执行构件的位移 ① 曲柄滑块机构 —— 滑块线位移 ② 曲柄摇杆机构 —— 摇杆角位移 根据CRAS V5.1随机信号测试系统界面的提示、按照仪器上的标识对相应的传 感器进行设定，然后测定相关的参数；安装平衡配重质量块时注意连接紧固，开机 前必须先安装好防护罩，以防意外发生！！